近50年川渝地区夏季极端高温事件的时空演变特征

利用川渝地区1961～2006年145个台站夏季的平均温度资料,分析了该地区夏季极端高温事件的时空演变特征,结果表明：川渝地区极端高温事件高发区位于103°E以东,由西向东呈带状横贯四川盆地中部直至重庆地区北部,发生频次最低的是川西南山地区;根据川渝地区夏季极端高温事件发生频次的异常空间分布特征,可以分成4个区域,分别是四川盆地西北部区、盆地东南部区、川西高原西南部区以及川西南山地区;从长期变化趋势来看,夏季极端高温事件发生频次分别在四川盆地西北部呈显著增长趋势,盆地东南部呈显著减少趋势,川西高原西南部和川西南山地区呈弱增长趋势;近50年中,四川盆地西北部夏季极端高温事件年代际变化特征非常明显,两次主要转变发生在1972年和1993年前后,盆地东南部年代际变化特征明显,主要转变发生在1972年前后。     

重庆汛期极端降水事件分析

利用重庆1961-2006年33个台站汛期(5-9月)逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端降水阈值,然后统计出不同台站近46 a逐年汛期极端降水事件的发生频次,并进行时空分布特征分析.结果表明:重庆汛期极端降水事件发生频次的多寡很大程度上影响着汛期总降水量的大小.一致性异常分布特征是重庆汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态;重庆汛期极端降水事件发生频次的空间分布可分为5个主要区域.从长期变化趋势来看,Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ区为很弱的减少趋势,Ⅱ区表现为很弱的增加趋势,Ⅴ区则表现为相对较强的增加趋势.最大熵谱估计分析表明,近46 a来汛期极端降水事件发生频次各区之间的周期振荡不太一致,均存在2年左右的年际变化周期,不同的分区主要还存在着5年的年际变化周期和11年、15年左右的年代际变化周期振荡.     

近50a华东地区夏季极端降水事件的年代际变化

利用中国华东地区90站点1960--2009年夏季（6—8月）逐日降水资料,分析了近50a来华东地区各类极端降水事件的强度和发生频次的年代际变化。结果表明：华东地区极端降水事件年代际变化特征明显。近20a来,不论是极端降水事件的平均强度还是发生次数都要明显高于前30a;1990年代是极端事件多发且强度较强的年代;华东区域极端强降水过程事件的连续降水日数多在9d以下,而极端连续降水日数事件基本在9d以上;较之华东地区其他区域,福建地区存在更多的强度大、持续久的降水过程;华东地区最大极端降水量出现在江西北部与安徽南部的交界区域。极端降水事件频发带存在南北摆动的年代际变化,这一特征在极端日降水事件和极端强降水过程事件上表现得更为明显。同时,存在两个极端事件频发带,分别位于长江流域附近。在后3个年代,这两个频发带呈现出分一合一分的年代际变化特征。     

江苏省近45a极端气候的变化特征

利用江苏省35个测站1960—2004年45 a的逐日最高温度、最低温度、日降水量资料集,分析了近45 a江苏省极端高温、极端低温以及极端降水的基本变化特征。结果表明:(1)多年平均年极端高温的空间分布表现为西高东低,而极端低温则表现为自北向南的显著增加,极端降水的发生频次自南向北逐渐减少;(2)极端高温在江苏中部以及南部大部分地区有上升趋势,而西北地区则有弱的下降趋势;全省极端低温表现为显著的升高趋势;极端降水频次在南部地区有增加的趋势,北部减少趋势,中部则无变化趋势。(3)江苏极端高温、低温和极端降水的年际和年代际变化具有区域性差异,其中极端降水频次变化的区域性差异最为明显。     

辽宁地区夏季不同历时极端降水时空变化特征

利用1981—2015年辽宁省54个气象站降水观测资料,采用气候趋势系数、Morlet小波分析和Mann-Kendall突变分析等气候统计方法,分析了辽宁省夏季不同历时极端降水的时空变化特征。结果表明:1981—2015年夏季辽宁省西南部沿海、渤海北部沿海、黄海北部沿岸地区及大连市区为极端降水阈值大值区,辽宁省西部地区和东部山区极端降水阈值较小,极端降水强度的空间分布特征与极端降水的阈值相似。辽宁省夏季不同历时极端降水发生频次的分布特征基本相同,时间长期变化趋势不明显,主要表现为年际变化,存在3 a、5 a和8 a的变化周期,东部山区极端降水发生频次较多,环渤海沿岸和朝阳地区极端降水发生频次较少。近35 a夏季辽宁省24 h、12 h、6 h、3 h和1 h降水量极值的空间分布极不均匀,最大值与最小值分别差1.2、1.6、1.6、2.4倍和1.8倍。极端湿期长度最大值出现在新宾地区,为11.3 d;极端干期长度最大值出现在大石桥地区,为24.3 d。     

土壤湿度年际变化对中国区域极端气候事件模拟的影响研究Ⅱ.敏感性试验分析

利用NCARCAM3.1大气环流模式,设计了有、无土壤湿度年际异常的两组数值试验,探讨了土壤湿度年际异常对极端气候事件模拟的可能影响。结果表明,模式模拟的极端气候事件对土壤湿度异常十分敏感,土壤湿度异常对极端气候指标的多年平均空间分布、年际变率以及年际变化均具有重要影响。当不考虑土壤湿度的年际异常时:(1)模拟的暖夜日数、暖昼日数和热浪持续指数的发生频次在全国范围内均明显减少,而霜冻日数则明显增加。极端降水指标的响应表现出明显的空间差异,极端降水频次在江淮流域明显减小,而极端降水强度则表现为东北减弱、长江流域增强;中雨日数和持续湿期在我国大部分地区减少。(2)极端气温指标的年际变率在我国大部分地区呈减小趋势;而极端降水事件的变化则较为复杂,极端降水频次和极端降水强度的年际变率在长江以南有所增强,而北方地区则有所减弱。中雨日数和持续湿期的年际变率在我国呈现出较为一致的减少趋势。(3)模式对暖夜日数、霜冻日数的年际变化的模拟能力明显下降,并对4个极端降水指标的年际变化的模拟能力在全国多数区域均有不同程度的下降。     

近70a来中亚极端高温事件时空分布

基于NCEP/NCAR 1948—2017年逐日平均气温资料,利用百分位阈值法确定中亚地区极端高温事件的阈值,进而分析该地区近70 a极端高温事件强度、频次时空分布特征。结果表明:中亚地区暖季平均气温的空间分布受地形影响显著,从西南向东北逐渐降低。极端高温事件的强度和频次在1967年前后发生年代际转折,其中强度在转折后要显著高于转折前,频次在转折前呈现负趋势、转折后转变为正趋势。极端高温事件发生的区域也存在显著的年代际变化特征。极端高温事件强度趋势增加最显著的地区位于乌兹别克斯坦西部,负趋势最显著的区域位于中国南疆;频次趋势增加最显著区域位于哈萨克斯坦西部的乌拉尔地区,负趋势显著区域则位于帕米尔高原。     

1966-2010年山东夏季极端降水事件特征分析

利用山东省117个测站19662010年夏季逐日降水资料集,分析夏季极端降水的时空变化特征。结果表明：1）夏季极端降水频次高值区位于鲁中及鲁东南等地,低值区主要位于鲁西北地区。极端降水强度高值区位于鲁东南地区,低值区主要位于鲁中及其北部地区。全省大部分地区极端降水频次和强度都存在增加趋势,尤其鲁中及其以南地区增加趋势明显。2）夏季极端降水可大致划分为鲁西北、鲁西南、鲁中及其北部、鲁东南、半岛5个区域,各区域极端降水频次和强度以准2~3 a的周期波动为主,鲁西北、鲁西南及半岛地区的极端降水频次和强度在年代际尺度上呈现出反向变化特征。各区域极端降水频次的长期趋势均为增加,而极端降水强度表现为鲁西北地区先增加后减小、其他地区先减小后增加的长期趋势。3）鲁西北、鲁中及其北部、半岛3个区域的夏季极端降水主要集中在7月下旬和8月上中旬,而鲁西南和鲁东南地区极端降水主要集中在7月中下旬。鲁西北和半岛地区极端降水开始时间有推迟的趋势,其他地区的为提前趋势。鲁西北和鲁西南地区的结束时间有提前趋势,其他地区的则为推迟趋势,但提前和推迟的趋势变化均比较微弱。     

安徽省近40a极端温度事件的气候特征分析

利用1975—2014年安徽省77个观测站的日最高温度、最低温度和平均气温资料,对近40 a极端温度事件的时空分布特征进行分析。结果表明:安徽省冬季极端低温事件的发生频次分布,总体呈北多南少,地区差异较大,极端低温事件发生次数最多的是宿州萧县。近40 a间冬季的极端低温事件发生减少趋势显著,与冬季平均温度的显著上升相对应。年极端最低温度年际变化趋势不明显,且极端低温的发生频次与强度并不对应。夏季极端高温事件发生频次较多区域为江南。1975—2014年,夏季极端高温事件发生呈整体增多趋势,但趋势不显著。年极端最高温度的时间序列,与极端高温事件发生频次的时间序列是相对应的,呈现明显的正相关。从MK突变上看,年极端低温和高温事件发生均存在突变。分析合成环流场发现,冬季极端冷事件发生时,亚洲中高纬度环流的经向度明显增强;夏季极端暖事件的发生与副高的明显西伸增强维持有关。     

青藏高原中东部夏季极端降水年代际变化特征

基于中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集得到的均一化降水序列,计算了夏季极端降水指数,分析青藏高原中东部1961—2014年夏季极端降水年代际变化趋势。结果表明:青藏高原中东部地区夏季降水量占全年总降水的50%以上,且夏季降水的变化趋势存在区域性差异,北部站点主要为增加趋势,南部增加和减少趋势的站点相当。夏季极端降水除西藏东部主要为减少趋势外,其他地区主要为增加趋势,且极强降水量的年代际变化趋势显著。大部分夏季极端降水指数的变化趋势在1970s发生转折,在此之前表现为减少的趋势,之后为增加趋势。通过Mann-Kendall趋势检验,在2000年之后强降水量和极强降水量出现突变。     

中国极端强降水日数与ENSO的关系

利用G分布函数对中国1951-2004年地面台站逐日降水观测资料进行雨日降水量概率分布拟合并定义极端降水事件,在此基础上对极端降水日数与ENSO的关系进行分析研究。结果表明,ENSO对同期的极端降水发生频率在不同地区和不同季节表现出不同的影响作用。总体而言,中国极端降水事件更易发生在厄尔尼诺年的冬春季和拉尼娜年的夏秋季。极端降水在对ENSO强信号的滞后响应上,其发生频率在时空上发生了变化,主要表现为,多数地方更易在ENSO暖位相出现后的半年左右发生极端降水事件。研究表明,ENSO冷暖信号对我国极端降水事件多寡的影响具有不对称性。     

新、旧气候态差异及对中国地区气候和极端事件评估业务的影响

利用1961—2020年中国区域2089个地面观测站资料,分析了1991—2020年和1981—2010年新、旧气候态下,平均气温、最高气温、最低气温和降水量等变量的空间变化特征,探讨对气候距平值、极端事件等评估结果的影响。结果表明：新气候态下,全国三类气温年和季节平均均一致升高,年降水增加,空间上气温偏高（低）、降水偏多（少）的特征将弱（强）化;华北东部、华东中部和北部以及青海西南部的年平均风速和日照时数距平增加;极端高温年减少,低温年增多,其中平均气温和最低气温受到的影响较最高气温更大;夏季南北方两条雨带极端强降水年的发生概率降低,冬季东北中部和南部、华北、华东北部、西北东部极端弱降水年概率显著增加;全国超过一半的站点极端日高温、低温和强降水事件的历史频次发生改变;新气候态还减弱了极端日高温事件的增速,加快了极端日低温事件的降速。     

Recent trends in observed temperature and precipitation extremes in the Yangtze River basin,China

Summary The present study is an analysis of the observed extreme temperature and precipitation trends over Yangtze from 1960 to 2002 on the basis of the daily data from 108 meteorological stations. The intention is to identify whether or not the frequency or intensity of extreme events has increased with climate warming over Yangtze River basin in the last 40 years. Both the Mann-Kendall (MK) trend test and simple linear regression were utilized to detect monotonic trends in annual and seasonal extremes. Trend tests reveal that the annual and seasonal mean maximum and minimum temperature trend is characterized by a positive trend and that the strongest trend is found in the winter mean minimum in the Yangtze. However, the observed significant trend on the upper Yangtze reaches is less than that found on the middle and lower Yangtze reaches and for the mean maximum is much less than that of the mean minimum. From the basin-wide point of view, significant increasing trends are observed in 1-day extreme temperature in summer and winter minimum, but there is no significant trend for 1-day maximum temperature. Moreover, the number of cold days ≤0 °C and ≤10 °C shows significant decrease, while the number of hot days (daily value ≥35 °C) shows only a minor decrease. The upward trends found in the winter minimum temperature in both the mean and the extreme value provide evidence of the warming-up of winter and of the weakening of temperature extremes in the Yangtze in last few decades. The monsoon climate implies that precipitation amount peaks in summer as does the occurrence of heavy rainfall events. While the trend test has revealed a significant trend in summer rainfall, no statistically significant change was observed in heavy rain intensity. The 1-day, 3-day and 7-day extremes show only a minor increase from a basin-wide point of view. However, a significant positive trend was found for the number of rainstorm days (daily rainfall ≥50 mm). The increase of rainstorm frequency, rather than intensity, on the middle and lower reaches contributes most to the positive trend in summer precipitation in the Yangtze.     

Impacts of Urbanization on the Precipitation Characteristics in Guangdong Province,China

With the development of urbanization, whether precipitation characteristics in Guangdong Province, China, from 1981 to 2015 have changed are investigated using rain gauge data from 76 stations. These characteristics include annual precipitation, rainfall frequency, intense rainfall(defined as hourly precipitation ≥ 20 mm), light precipitation(defined as hourly precipitation ≤ 2.5 mm), and extreme rainfall(defined as hourly rainfall exceeding the 99.9 th percentile of the hourly rainfall distribution). During these 35 years, the annual precipitation shows an increasing trend in the urban areas.While rainfall frequency and light precipitation have a decreasing trend, intense rainfall frequency shows an increasing trend. The heavy and extreme rainfall frequency both exhibit an increasing trend in the Pearl River Delta region, where urbanization is the most significant. These trends in both the warm seasons(May-October) and during the pre-flood season(April-June) appear to be more significant. On the contrary, the annual precipitation amount in rural areas has a decreasing trend. Although the heavy and extreme precipitation also show an increasing trend, it is not as strong and significant as that in the urban areas. During periods in which a tropical cyclone makes landfall along the South China Coast, the rainfall in urban areas has been consistently more than that in surrounding areas. The precipitation in the urban areas and to their west is higher after 1995, when the urbanization accelerated. These results suggest that urbanization has a significant impact on the precipitation characteristics of Guangdong Province.     

Characteristics of Clustering Extreme Drought Events in China During 1961-2010

Based on the Multi-Scale Standardized Precipitation Index (MSPI), extreme severe drought events in China during 1961-2010 were identified, and the seasonal, annual, and interdecadal variations of the clustering extreme drought events were investigated by using the spatial point process theory. It is found that severe droughts present a trend of gradual increase as a result of the significant increase and clustering tendency of severe droughts in autumn. The periodicity analysis of the clustering extreme droughts in different seasons suggests that there is a remarkable interdecadal change in the occurrence of clustering extreme droughts in winter. Meanwhile, it is revealed that the clustering extreme drought events exhibit greatly different annual mean spatial distributions during 1961-2010, with scattered and concentrated clustering zones alternating on the decadal timescale. Furthermore, it is found that the decadal-mean spatial distributions of extreme drought events in summer are correlated out of phase with those of the rainy bands over China in the past 50 years, and a good decadal persistence exists between the autumn and winter extreme droughts, implying a salient feature of consecutive autumn-winter droughts in this 50-yr period. Compared with other regions of China, Southwest China bears the most prominent characteristic of clustering extreme droughts.     

中国年和季各等级日降水量的变化趋势分析

通过对中国554个测站1961—2003年的日降水量数据进行线性回归,对我国全年和各个季节的总降水量和各级降水的线性趋势进行分析,并对两种不同的极端降水定义方法所得的变化趋势进行了比较。结果显示,全年总降水量在西北、长江中下游和华南地区具有明显的增加趋势,而在华北和四川盆地地区具有明显的减少趋势。分析各类降水的季节变化趋势可以发现,西北地区各个季节的日降水都是增加的,长江中下游地区的各类降水的增加趋势主要集中在夏季和冬季,而华北地区的各类降水在各个季节基本都呈减少趋势。极端降水趋势方面,西北、长江中下游、西南部分地区和华南沿海地区具有明显的增加趋势,而华北、四川盆地和东北部分地区则有明显的减少趋势。     

中国降水的季节性

本文使用一套基于中国气象局所属的2416个台站数据所得的高分辨降水资料,对1961~2013年中国降水季节性进行了研究。就全国平均而言,各季节降水占全年降水百分率最高的为夏季（56.5%）,春季（19.3%）和秋季（18.9%）次之,冬季（5.3%）最少;针对不同地区,各季节降水百分率存在很大差异,例如华南春季降水最多、东北至高原一线秋季降水大于春季降水。春、夏两季降水百分率高值（低值）区域略呈现出降水百分率减少（增多）趋势,秋季整体上略微减少,冬季则显著增加;季节降水百分率的变率整体表现为夏季大而冬季小,其西部的变率与地形为显著负相关,东部变率的大值区位置随季节变化;秋冬两季的降水百分率变率有显著增加,各季节不同地区变率的变化趋势存在明显差异。     

1958—2007年天津降水量和降水日数变化特征

采用1958—2007年天津逐日降水观测数据,探讨降水变化特征。结果表明：近50 a来天津年降水量和年降水日数总体减少,二者每10 a分别减少8.9 mm和4.1 d,其中年降水日数的减少比年降水量的减少显著;四季中,夏冬季降水量明显减少而春秋季呈增加趋势,四季的降水日数均减少;年降水日数在1980年前后有一次明显突变,夏季降水量和春夏秋的降水日数在20世纪70年代和80年代均存在一次明显突变。降水日数和降水量的不同步变化反映发生极端降水事件的概率增加,这对农业生产和生态环境不利。     

云南地区季降水量和气温的潜在可预报性分析

利用云南地区42年气候资料,使用低频白噪声延伸法和方差分析方法,估计了该地区季节降水量和季节气温的气候噪声方差和潜在可预报性。分析结果表明：（1）云南季降水量的气候噪声方差随着季节降水量的增加而增加,空间上主要是由南往北减小,夏季降水量的气候噪声方差显著大于其他季节,季气温的气候噪声方差则随着季节气温的减小而增加,空间上春、冬季由东往西减小而夏、秋季由南往北增加;冬季气温的气候噪声方差显著大于其他季节;（2）云南季降水量和季气温的潜在可预报性同样具有显著的季节变化和空间变化,云南春季的降水量和气温的潜在可预报性均显著大于其他季节,夏季降水量和气温的潜在可预报性均较其他三个季节小;春、秋季降水量潜在可预报性西部大于东部,夏季北部大于南部,冬季则是南部大于北部,云南季气温除夏季外均是西部大于东部。（3）季风和冷空气活动可能对云南地区的季降水量和气温的潜在可预报性有重要影响。     

不同季节海温与中国夏季降水的时空特征分析

利用季降水异常的典型集合相关降水模式，分析了不同时段和不同区域的海温场与我国夏季（6～8月）降水之间的时空分布特征。结果表明：各大洋区海温存在着明显的季节、年际和年代际变化。与中国夏季降水相联系的印度洋海温的分布特征与季节有关，存在明显的偶极和单极分布形式，这种海温的异常变化对我国夏季纬向或经向雨带有一定的影响，全球特定的海温分布可以作为中国夏季旱涝预报的信号因子。不同季节海温和中国夏季降水在1970年代末都经历了一次突变，说明海温的季节差异对中国夏季降水的影响明显地受到海洋年代际基本态的制约。